2.13.5. Смазочно-охлаждающие технологические средства (сотс)

Целью применения СОТС является снижение износа режущего инструмента, улучшение качества обрабатываемой поверхности и повышение производительности труда. СОТС удаляет стружку, снижает трение (и износ) и тепловыделение. В зависимости от процесса резания и материала обрабатываемых деталей выбирают определенное соотношение между смазывающими и охлаждающими свойствами СОТС (около 60 % теплоты обусловлено деформацией металла, 40 % – трением). Снижение трения зависит от смазывающих свойств масла, а эффективность охлаждения – от количества воды, образующей с маслом эмульсию или раствор.

Наибольшее применение (около 95 %) находят масляные СОТС (на основе минеральных масел с добавлением присадок); эмульсолы (представляют собой смеси минеральных масел, эмульгаторов, противоизносных и противозадирных присадок и др.); синтетические СОТС, получаемые на базе водорастворимых полимеров; полужидкие и пластичные композиции. Большое разнообразие материалов инструмента и заготовок обусловливают различные требования к СОТС. Например, низколегированную сталь, склонную к налипанию на резец, в отличие от твердой хромникелевой стали, обрабатывают с СОТС с низким содержанием присадок.

Многие органические соединения азота, серы, хлора и фосфора входят в состав СОТС в качестве компонентов и присадок.

При обработке в тяжелых условиях (большие скорости, труднообрабатываемый материал) следует добавлять присадки, растворимые в масле и содержащие хлор, фосфор и серу. При больших температурах при этом образуются хлориды, фосфиды и сульфиды. Серу добавляют при тяжелых нагрузках и средних скоростях.

СОТС, содержащие хлор, стабильны при температуре до 500 С, фосфидные – до 700 С и сульфидные – до 1000 С. Ассортимент современных отечественных СОТС, применяемых при обработке различных материалов, приведен [19].

Подача СОТС в зону обработки. При лезвийной обработке основные способы подачи СОТС следующие:

– свободно падающей струей (поливом при давлении 0,020,03 МПа);

– напорной струей через сопловые насадки под давлением 0,12,5 МПа;

– в распыленном состоянии (в виде струи воздушно-жидкостной смеси).

Преимущество этого способа – малый расход СОТС: 400500 г/л 15 %-й эмульсии или 34 г/ч масла И–20А; поэтому нет необходимости в сборе и очистке СОТС.

СОТС в распыленном состоянии успешно применяют в станках с ЧПУ при обработке быстрорежущим и твердосплавным инструментом металлов и сплавов точением, фрезерованием, сверлением, резьбонарезанием, развертыванием, а также при обработке инструментами из сверхтвердых материалов.

На рис. 2.45 показаны рекомендуемые схемы подачи СОТС при работе различным инструментом. Эффективность применения СОТС зависит от ее расхода.

Рис.2.45. Рекомендуемые схемы подачи СОТС при обработке: а – резцом; б – фрезой; в, г – шлифовальным кругом соответственно с подачей СОЖ в зону резания и с внезонной подачей СОЖ; д – сверлом

Необходимое количество охлаждающей жидкости определяется по формулам:

при охлаждении эмульсиями

, дм³/мин; (2.49)

при охлаждении минеральными маслами

, дм³/мин, (2.50)

где N – мощность резания, кВт;

t = 15 – 20 С – повышение температуры охлаждающей жидкости.

При охлаждении и удалении стружки

, (2.51)

где Q₁ = 10 – 30 дм³/мин – количество жидкости, необходимое для удаления стружки;

к = 2 – 6 – коэффициент, учитывающий теплоотвод.

Для отстойников может быть использована полость в станине станка, однако для удобства обслуживания резервуар для охлаждающей жидкости выполняется в виде отдельного бака. Обычно его объем принимают равным производительности системы охлаждения за 1012 мин.

Очистка СОТС повышает долговечность СОТС, увеличивает стойкость инструмента и улучшает качество обрабатываемой поверхности. Повышается также надежность и работоспособность насосных агрегатов и узлов станка. Качество очистки СОТС регламентируется ГОСТ 17216-71 в зависимости от условий. Применяют несколько способов очистки СОТС: с помощью фильтров; гравитационный с использованием отстойников; центробежный с применением гидроциклонов, центрифуг; магнитный с использованием сепараторов, патронов и других устройств.